Древна патерица върху стара патерица

Ще започна безпроблемно, след като получих разкритие (е, не особено мощно, честно казано) и се появи идеята да отпечатам програма, която прехвърля изображение от клиент на сървър. Достатъчно просто, нали? Е, за опитен програмист ще бъде така. Условията са прости - не използвайте библиотеки на трети страни. По принцип е малко по-сложно, но като се има предвид, че трябва да го разберете и да потърсите примери, добре, такава професия. Реших, че тази задача е моя. Освен това е желателно да има достатъчно код, за да може да бъде публикуван във форума, ако имате нужда от помощ. Първо, погледът ми падна върху FTP, между другото, операционната система, в която се разработва Windows. Предимството на FTP е, че можете да прехвърляте не само изображение, но и всеки файл чрез него. След като изтеглих Filezilla Server, споделих една директория за четене / запис и създадох потребител с парола, опитах да свържа Filezilla Client, всичко работи. Създадох прост примерен код в C/C++:

#include <iostream>
void main()
{
	FILE* fs;
	fopen_s(&fs, "1.txt", "w");
	if (fs)
	{
    fwrite("userrnpasswordrnsend D:\share.txtrnbye", 1, sizeof("userrnpasswordrnsend D:\share.txtrnbye"), fs);
    fwrite("00", 1, sizeof("00"), fs);
    fclose(fs);
	}
	system("ftp -s:1.txt 127.0.0.1");
}

Ако паметта ми не ме лъже, тогава всичко работи на localhost и при предаване по мрежата възникна грешка в реда с изпращане. Какво е удобно тук а) накратко б) не е нужно да инсталирате клиент, а да използвате вече вградения инструмент за ftp от Microsoft. Въпреки че според мен трябва да се активира чрез програми и компоненти. Ако разберете какъв е проблемът на този метод и напишете в коментарите, ще бъде страхотно.

След като не намерих отговор в куп форуми, оставих този код и реших да използвам интерфейса за сокет мрежи. Вече имах опит с предаването на масив от знаци на друга програма. Между другото, можете да прочетете от Таненбаум, Компютърни мрежи, в главата за транспортния слой. Има пример за клиент и сървър, но не за връзката "много клиенти - един сървър", а само "един клиент - един сървър". Тъй като предаването е по интернет, трябва да шифровате данните по някакъв начин. За това се използва блоков шифър - мрежата на Feistel. Освен това на сървъра е необходимо да се направят няколко (повече от един клиент) клиенти. За да направим това, ще използваме Threads, изображението за предаване ще направи екранна снимка на екрана от клиента, ще бъде криптирано и предадено на сървъра, където ще бъде декриптирано и веднага ще се покаже на екрана чрез програмата по подразбиране за отваряне * .tga изображения.

Код на сървъра:

#include <iostream>
#include <WinSock.h>
#pragma comment (lib,"WS2_32.lib")

#include <fstream>
#include <algorithm>
#include <string>
#include <iterator>
#include <vector>
void error(const char* msg)
{
    //perror(msg);
    std::cout<<'n'<<WSAGetLastError();
    WSACleanup();
    std::cin.ignore();
    exit(1);
}
void bzero(char*buf, int l)
{
    for (int i = 0; i < l; i++)
        buf[i] = '';
}
struct arg_s
{
    unsigned char* buffer2;
    bool exit;
};
char** buffer;
struct arg_sa
{
    struct arg_s* lalk;
    int current;
};
#define type struct arg_sa
int sockfd, * newsockfd;//слушающий и массив клиентских сокетов
int buflen2 = 10292000;//максимальный размер изображения в байтах для RGBA*Width*Height
struct sockaddr_in *cli_addr;
int* clilen;
int currentclient,cc;//сс-клиент по счету(для записи инкремента имени файла клиента изображения)

typedef unsigned long long uint64_t;
typedef unsigned int uint32_t;
#define N 8//размер блока
#define F32 0xFFFFFFFF
uint32_t RK[N];//раундовые ключи
#define size64 sizeof(uint64_t)
#define ROR(x,n,xsize)((x>>n)|(x<<(xsize-n)))
#define ROL(x,n,xsize)((x<<n)|(x>>(xsize-n)))
#define RKEY(r)((ROR(K,r*3,size64*8))&F32)
const uint64_t K = 0x96EA704CFB1CF671;//ключ шифрования
struct hostent* server;
uint32_t F(uint32_t subblk, uint32_t key)
{
    return subblk + key;//функция шифрования
}
void createRoundKeys()
{
    for (int i = 0; i < N; i++)
        RK[i] = (ROR(K, i * 8, size64 * 8)) & F32;
}
uint64_t decrypt(uint64_t c_block)//расшифровка блоков сетью фейстеля
{
    //select subblocks
    uint32_t left = (c_block >> 32) & F32;
    uint32_t right = c_block & F32;
    uint32_t left_, right_;//subblock in the end of round
    for (int r = N - 1; r >= 0; r--)
    {
        uint32_t fk = F(left, RK[r]);
        left_ = left;
        right_ = right ^ fk;
        if (r > 0)//swap places to next round
        {
            left = right_;
            right = left_;
        }
        else //last round not swap
        {
            left = left_;
            right = right_;
        }
    }
    //collect subblock in block
    uint64_t block = left;
    block = (block << 32) | (right & F32);
    return block;
}
void session_(LPVOID args)//функция потока ля каждого клиента
{
    int current = currentclient++;
    bzero((char*)&(cli_addr[current]), sizeof(&(cli_addr[current])));
    newsockfd[current] = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&(cli_addr[current]), &(clilen[current]));
    if (newsockfd[current] < 0)
    {
        error("Error on acceptn");
    }
    char* s = new char[100];
    int n = recv(newsockfd[current], s, 100, 0);
    int buflen2 = atoi(s);//получаем число байтов изображения
    FILE* f;
    std::string name = "Screen";
    cc++;
    _itoa_s(cc, s, 100, 10);
    name += s;
    name += ".tga";
    fopen_s(&f,name.c_str(), "wb");//создаем файл изображения с увеличиваещимся на 1 именем, чтобы не перезаписать
    if (f != NULL)
    {
        unsigned char tgaHeader[12] = { 0, 0, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 };
        unsigned char header[6];
        n = recv(newsockfd[current], buffer[current], sizeof(tgaHeader), 0);
        fwrite((unsigned char*)buffer[current], 1, sizeof(tgaHeader), f);
        bzero(buffer[current], buflen2);
        n = recv(newsockfd[current], buffer[current],sizeof(header), 0);
        fwrite((unsigned char*)buffer[current], 1, sizeof(header), f);//записали хидеры
        bzero(buffer[current], buflen2);
        n = recv(newsockfd[current], buffer[current], buflen2, 0);//получили байты самого изображения
        //
        //расшифровка байтов
        createRoundKeys();
        unsigned long long id;
        std::vector<uint64_t>* plaintext = new std::vector<uint64_t>();
        int i = 0;
        while (i<buflen2)
        {
            memcpy(&id, (buffer[current]) + i, N);
            plaintext->push_back(decrypt(id));
            i += 8;
        }
        std::cout << "i=" << i << std::endl;
        i = 0;
        char str_[N + 1];
        memset(str_, 0, N);
        str_[N] = '';
        for (std::vector<uint64_t>::iterator it = plaintext->begin(); it != plaintext->end(); ++it)
        {
            memcpy(str_, &*it, N);
            fwrite((unsigned char*)str_, sizeof(unsigned char), N/*strlen(str_)*/, f);
            i += 8;
        }
        std::cout << "i=" << i << std::endl;
        //конец рашифровки байтов
        //fwrite((unsigned char*)buffer[current], sizeof(char), buflen2, f);
        fclose(f);
    }
    system(name.c_str());//открываем изображение *.tga встроенным редактором
}
int main()
{
    cc = 0;
    WSADATA ws = { 0 };
    if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &ws) == 0)
    {
        currentclient = 0;
        int maxclients = 2;//максимальное число клиентов
        cli_addr = new struct sockaddr_in[maxclients];
        clilen = new int[maxclients];
        buffer = new char* [maxclients];
        for (int i = 0; i < maxclients; i++)
        {
            clilen[i] = sizeof(cli_addr[i]);
        }
        sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//tcp сокет
        if (sockfd < 0)
            error("ERROR opening socket");
        struct sockaddr_in serv_addr;
        bzero((char*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
        serv_addr.sin_family = AF_INET;
        serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
        int port = 30000;//порт
        serv_addr.sin_port = htons(port);
        if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0)
            error("ERROR on binding");
        if (listen(sockfd, 10) < 0)
            error("ERROR listen");
        HANDLE* thread;//массив потоков для каждого клиента отдельный
        struct arg_sa* args;
        while (true)
        {
            newsockfd = new int[maxclients];
            thread = (HANDLE*)malloc(sizeof(HANDLE) * maxclients);
            args = new struct arg_sa[maxclients];
            for (int i = 0; i < maxclients; i++)
            {
                args[i].lalk = new struct arg_s();
                buffer[i] = new char[buflen2];
            }
            int i = -1;
            while (++i < maxclients)
            {
                Sleep(1);
                args[i].current = i;
                args[i].lalk->exit = false;
                thread[i] = CreateThread(0, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)(session_), args, 0, 0);
            }
                for (int i = 0; i < maxclients; i++)
                    WaitForSingleObject(thread[i], INFINITE);//ждем завершения всех потоков
            i = -1;
            while (++i < maxclients)
            {
                shutdown(newsockfd[i], 0);
                TerminateThread(thread[i], 0);
            }
            //delete[] newsockfd;
            //free(thread);
            currentclient = 0;
            for (int i = 0; i < maxclients; i++)
            {
                //delete args[i].lalk;
                //delete[] args[i].lalk->buffer;
            }
            //delete[] args;
        }
        shutdown(sockfd, 0);
        WSACleanup();
        return 0;
    }
    std::cin.ignore();
}

Накратко, във вечен цикъл нишките се създават за всеки клиент и чакат за приемане, докато клиентите се свържат. След това WaitForSingleObject изчаква, докато всички преминат. Всеки клиент има свой собствен сокет и собствен буфер за изпращане. Тоест на сървъра има M+1 сокети, където M е броят на клиентите. След приключване на всички трансфери всичко се повтаря.

Сега помислете за клиента:

#include <iostream>
#include <WinSock.h>
#include <vector>
#pragma comment (lib,"WS2_32.lib")
void error(const char* msg)
{
    //perror(msg);
    std::cout << 'n' << WSAGetLastError();
    WSACleanup();
    std::cin.ignore();
    exit(1);
}
void bzero(char* buf, int l)
{
    for (int i = 0; i < l; i++)
        buf[i] = '';
}
typedef unsigned long long uint64_t;
typedef unsigned int uint32_t;
#define N 8
#define F32 0xFFFFFFFF
uint32_t RK[N];//раундовые ключи
#define size64 sizeof(uint64_t)
#define ROR(x,n,xsize)((x>>n)|(x<<(xsize-n)))
#define ROL(x,n,xsize)((x<<n)|(x>>(xsize-n)))
#define RKEY(r)((ROR(K,r*3,size64*8))&F32)
const uint64_t K = 0x96EA704CFB1CF671;//ключ шифрования
void createRoundKeys()
{
    for (int i = 0; i < N; i++)
        RK[i] = (ROR(K, i * 8, size64 * 8)) & F32;
}
uint32_t F(uint32_t subblk, uint32_t key)
{
    return subblk + key;//функция шифрования
}
uint64_t encrypt(uint64_t block)//зашифровка блоков сетью Фейстеля
{
    //select subblocks
    uint32_t left = (block >> 32) & F32;
    uint32_t right = block & F32;
    uint32_t left_, right_;//subblock in the end of round
    for (int r = 0; r < N; r++)
    {
        uint32_t fk = F(left, RK[r]);
        left_ = left;
        right_ = right ^ fk;
        if (r < N - 1)//swap places to next round
        {
            left = right_;
            right = left_;
        }
        else//last round not swap
        {
            left = left_;
            right = right_;
        }
    }
    //collect subblock in block
    uint64_t c_block = left;
    c_block = (c_block << 32) | (right & F32);
    return c_block;
}
int main()
{
    keybd_event(VK_LWIN, 0, 0, 0);
    keybd_event('M', 0, 0, 0);
    keybd_event('M', 0, KEYEVENTF_KEYUP, 0);
    keybd_event(VK_LWIN, 0, KEYEVENTF_KEYUP, 0);//эти строки сворачивают все приложения
    Sleep(1000);//чтобы сделать скриншот рабочего стола
    WSADATA ws = { 0 };
    if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &ws) == 0)
    {
        int sockfd;
        sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        struct sockaddr_in serv_addr, cli_addr;
        bzero((char*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
        bzero((char*)&cli_addr, sizeof(cli_addr));
        serv_addr.sin_family = AF_INET;

        const char* add = "127.0.0.1";//адрес сервера
        serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(add);
        int port = 30000;//порт
        serv_addr.sin_port = htons(port);
        int servlen = sizeof(serv_addr);
        int n = connect(sockfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, servlen);
        
        //ниже код делает скриншот
        HDC ScreenDC = GetDC(0);
        HDC MemoryDC = CreateCompatibleDC(ScreenDC);
        int ScreenHeight = GetSystemMetrics(SM_CYSCREEN);
        int ScreenWidth = GetSystemMetrics(SM_CXSCREEN);
        ScreenWidth = ((ScreenWidth - 1) / 4 + 1) * 4;
        BITMAPINFO BMI;
        BMI.bmiHeader.biSize = sizeof(BITMAPINFOHEADER);
        BMI.bmiHeader.biWidth = ScreenWidth;
        BMI.bmiHeader.biHeight = ScreenHeight;
        BMI.bmiHeader.biSizeImage = ScreenWidth * ScreenHeight * 3;
        BMI.bmiHeader.biCompression = BI_RGB;
        BMI.bmiHeader.biBitCount = 24;
        BMI.bmiHeader.biPlanes = 1;
        DWORD ScreenshotSize;
        ScreenshotSize = BMI.bmiHeader.biSizeImage;
        unsigned char* ImageBuffer;
        HBITMAP hBitmap = CreateDIBSection(ScreenDC, &BMI, DIB_RGB_COLORS, (void**)&ImageBuffer, 0, 0);
        SelectObject(MemoryDC, hBitmap);
        BitBlt(MemoryDC, 0, 0, ScreenWidth, ScreenHeight, ScreenDC, 0, 0, SRCCOPY);
        DeleteDC(MemoryDC);
        ReleaseDC(NULL, ScreenDC);
        FILE* sFile = 0;
        unsigned char tgaHeader[12] = { 0, 0, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 };
        unsigned char header[6];
        unsigned char tempColors = 0;
        fopen_s(&sFile, "S.tga", "wb");
        if (!sFile) {
            exit(1);
        }
        header[0] = ScreenWidth % 256;
        header[1] = ScreenWidth / 256;
        header[2] = ScreenHeight % 256;
        header[3] = ScreenHeight / 256;
        header[4] = BMI.bmiHeader.biBitCount;
        header[5] = 0;
        fwrite(tgaHeader, 1, sizeof(tgaHeader), sFile);
        fwrite(header, sizeof(header), 1, sFile);
        //конец записали изображение в файл
        
        //шифруем блоками полезную нагрузку изображения кроме хидеров
        createRoundKeys();
        std::vector<uint64_t>* msg = new std::vector<uint64_t>(),*crpt = new std::vector<uint64_t>();
        unsigned long long id;
        int i = 0;
        while (i < BMI.bmiHeader.biSizeImage)
        {
            memcpy(&id, (ImageBuffer + i), N);
            msg->push_back(id);
            i += 8;
        }
        std::cout << "i=" << i << std::endl; 
        uint64_t cipher;
        i = 0;
        char str_[N + 1];
        memset(str_, 0, N);
        str_[N] = '';
        for (std::vector<uint64_t>::iterator it = msg->begin(); it != msg->end(); ++it)
        {
            cipher = encrypt(*it);
            memcpy(str_, &cipher, N);
            fwrite((unsigned char*)str_, sizeof(unsigned char), N, sFile);
            i += 8;
        }
        std::cout << "i=" << i << std::endl;
        //
        //fwrite(ImageBuffer, BMI.bmiHeader.biSizeImage, 1, sFile);
        std::cout << BMI.bmiHeader.biSizeImage << std::endl;
        fclose(sFile);
        DeleteObject(hBitmap);
        FILE* f;
        fopen_s(&f, "S.tga", "rb");
        int count = 0;
        if (f != NULL)
        {
            while (getc(f) != EOF)
                count++;//считаем байты изображения в счетчик чтобы потом передать
            fclose(f);
        }
        count -= 18;
        std::cout << count<< std::endl;
        char* s = new char[100];
        _itoa_s(count, s, 100, 10);
        n = send(sockfd, s, 100, 0);//передаем счетчик
        char* buffer = new char[count];
        fopen_s(&f, "S.tga", "rb");
        size_t bytes;
        if (f != NULL)
        {
            memcpy(buffer, tgaHeader, sizeof(tgaHeader));
            n = send(sockfd, buffer, sizeof(tgaHeader), 0);
            bzero(buffer, count);
            memcpy(buffer, header, sizeof(header));
            n = send(sockfd, buffer, sizeof(header), 0);
            bzero(buffer, count);//передаем хидеры
            for(int i=0;i<18;i++)
                fgetc(f);
            bzero(buffer, count);
            bytes = fread(buffer, sizeof(unsigned char), count, f);
            n = send(sockfd,buffer, count, 0);//передаем шифрованные байты изображения
            fclose(f);
        }
        Sleep(1000);
        shutdown(sockfd, 0);
        WSACleanup();
        //system("del S.tga");
        delete[] buffer,s;
        return 0;
    }
    //std::cin.ignore();
}

Ето резултата от работата на клиента, файлът със скрийншот S.tga, криптиран

Изглежда, че е десктоп.

И ето резултатът, който беше прехвърлен на сървъра и декодиран от Screen.tga

Както можете да видите, обичайната мрежа на Feistel не е подходяща за криптиране, но можете да използвате методите CBC и CFB, вероятно ще бъде по-добре криптирана, честно казано, не го проверих.

Спасибо за внимание!

Източник: www.habr.com